AT521257B1 - Device for independently contacting two battery cells - Google Patents

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AT521257B1 ATA51060/2018A AT510602018A AT521257B1 AT 521257 B1 AT521257 B1 AT 521257B1 AT 510602018 A AT510602018 A AT 510602018A AT 521257 B1 AT521257 B1 AT 521257B1
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum unabhängigen Kontaktieren zweier Batteriezellen, mit einem eine Durchtrittsöffnung (6) aufweisenden Grundkörper beschrieben. Um nicht nur einen einfacheren, modulareren Assemblierungsvorgang, sondern auch einen schnellen Austausch einzelner Batteriezellen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper (1) zwei bezüglich der Durchtrittsöffnung (6) gegenüberliegende Aufnahmekörper (2,3) zum umfangsseitigen Umgreifen jeweils eines Endabschnittes der in einer Fügerichtung in die Aufnahmekörper (2,3) eingesetzten Batteriezellen aufweist, wobei eine Kontaktfeder (7) in einen Führungsgang (9) des ersten Aufnahmekörpers (2) eingesetzt ist, der in die Durchtrittsöffnung (6) zum stoffschlüssigen Verbinden der Kontaktfeder (7) mit der in den zweiten Aufnahmekörper (3) eingesetzten Batteriezelle mündet, und dass die Kontaktfeder (7) Kontaktzungen (8) zum lösbaren Verbinden der in den ersten Aufnahmekörper (2) eingesetzten Batteriezelle bildet.A device for independently contacting two battery cells with a base body having a passage opening (6) is described. In order to enable not only a simpler, more modular assembly process, but also a quick replacement of individual battery cells, it is proposed that the base body (1) have two receptacle bodies (2, 3) opposite each other with respect to the passage opening (6) for encompassing one end section of the circumference in each case has a battery cell inserted in a joining direction, a contact spring (7) being inserted into a guide passage (9) of the first receiving body (2) which is inserted into the passage opening (6) for the integral connection of the contact spring (7) with the battery cell inserted into the second receiving body (3), and that the contact spring (7) forms contact tongues (8) for releasably connecting the battery cell inserted into the first receiving body (2).

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum unabhängigen Kontaktieren zweier Batteriezellen, mit einem eine Durchtrittsöffnung aufweisenden Grundkörper.The invention relates to a device for independently contacting two battery cells, with a body having a passage opening.

[0002] Zum Verbinden einzelner Batteriezellen zu einem Batteriespeichermodul ist es bekannt (EP3096372A1), die Batteriezellen kopfseitig in Aufnahmeräumen einer Kontaktplatte anzuordnen und über Kontaktfedern mit einer in Fügerichtung der ersten Batteriezelle nachgereihten zweiten Batteriezelle in Serie elektrisch zu verbinden. Eine Parallelschaltung mehrere solcher in Serie geschalteten Batteriedubletten erfolgt über eine elektrisch leitfähige Parallelplatte, die die Kontaktfedern miteinander verbindet. Nachteilig ist an dieser Konstruktion allerdings, dass abgesehen vom damit verbundenen Assemblierungsaufwand zum Tausch von nur einer beispielsweise fehlerhaften Batteriezelle die stoffschlüssigen Verbindungen aller Batteriezellen gelöst werden müssen, um die fehlerhafte Batteriezelle aus dem Verbund entfernen und ersetzen zu können.To connect individual battery cells to a battery storage module, it is known (EP3096372A1) to arrange the battery cells on the head side in receiving spaces of a contact plate and to electrically connect them in series with a second battery cell arranged in the joining direction of the first battery cell via contact springs. A parallel connection of several such battery doublets connected in series takes place via an electrically conductive parallel plate which connects the contact springs to one another. A disadvantage of this construction, however, is that, apart from the associated assembly effort for replacing only one faulty battery cell, for example, the integral connections of all battery cells must be released in order to be able to remove and replace the faulty battery cell from the assembly.

[0003] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kontaktierung von zu einem Batteriespeichermodul verbindbaren Batteriezellen vorzuschlagen, die nicht nur einen einfacheren, modulareren Assemblierungsvorgang, sondern auch einen schnellen Austausch einzelner Batteriezellen ermöglicht.The invention is therefore based on the object of proposing a device for contacting battery cells that can be connected to a battery storage module, which not only enables a simpler, more modular assembly process, but also enables rapid replacement of individual battery cells.

[0004] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Grundkörper zwei bezüglich der Durchtrittsöffnung gegenüberliegende Aufnahmekörper zum umfangsseitigen Umgreifen jeweils eines Endabschnittes der in einer Fügerichtung in die Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezellen aufweist, wobei eine Kontaktfeder in einen Führungsgang des ersten Aufnahmekörpers eingesetzt ist, der in die Durchtrittsöffnung zum stoffschlüssigen Verbinden der Kontaktfeder mit der in den zweiten Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezelle mündet, und dass die Kontaktfeder Kontaktzungen zum lösbaren Verbinden der in den ersten Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezelle bildet. Der Grundkörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zwei Aufnahmekörper auf, die die Endabschnitte zweier Batteriezellen umfangseitig umgreifen. Um zwei entgegengesetzte Pole dieser Batteriezellen auf kurzem Wege elektrisch zu verbinden, umfasst der Grundkörper darüber hinaus eine Durchtrittsöffnung für eine Kontaktfeder, die mit der in den Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle lösbar verbunden ist und durch die Durchtrittsöffnung des Grundkörpers hindurch mit der in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers eingesetzte Batteriezelle stoffschlüssig und damit unlösbar verbunden ist. Um eine stoffschlüssige Verbindung zu erleichtern, ist die Kontaktfeder zur Positionierung in einen Führungsgang eingesetzt, der am Boden des ersten Aufnahmekörpers verläuft und an die Durchtrittsöffnung anschließt. Die lösbare Verbindung mit der in den ersten Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezelle kann grundsätzlich auf unterschiedliche Weise erfolgen, besonders vorteilhafte Fügebedingungen ergeben sich allerdings, wenn die Kontaktfeder Kontaktzungen bildet, die federnd an der eingesetzten Batteriezelle anliegen. Ein besonders sicherer Sitz der Batteriezelle im Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers ergibt sich, wenn die Kontaktzungen gegen die Fügerichtung aufragen und die eingesetzte Batteriezelle umfangsseitig unter Vorspannung umgreifen. Demnach ergibt sich zufolge der erfindungsgemäßen Merkmale ein besonders vorteilhafter Fügevorgang, weil zunächst eine der elektrisch zu kontaktierenden Batteriezellen in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers eingebracht werden kann, wonach die Kontaktfeder in den Führungsgang des bezüglich der Durchtrittsöffnung gegenüberliegenden ersten Aufnahmekörpers eingesetzt wird. Danach wird der in die Durchtrittsöffnung vorragende Endabschnitt der Kontaktfeder mit einem Zellenpol der eingebrachten Batteriezelle stoffschlüssig verbunden. Die derart vorbereitete erste Batteriezelle kann dann einfach mit einer weiteren Batteriezelle verbunden werden, indem diese in den Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers eingesteckt wird, wobei die Kontaktzungen eine elektrische Kontaktierung mit der weiteren Batteriezelle ermöglichen.The invention solves the problem in that the base body has two with respect to the passage opening opposite receiving body for circumferential encompassing one end portion of the battery cells used in a joining direction in the receiving body, wherein a contact spring is inserted into a guide passage of the first receiving body, which opens into the passage opening for materially connecting the contact spring to the battery cell inserted in the second receiving body, and that the contact spring forms contact tongues for releasably connecting the battery cell inserted in the first receiving body. The base body of the device according to the invention has two receiving bodies which encompass the end sections of two battery cells on the circumference. In order to electrically connect two opposite poles of these battery cells in a short way, the base body also comprises a passage opening for a contact spring, which is detachably connected to the battery cell inserted into the receiving space of the first receiving body and through the passage opening of the base body to the one in the receiving space of the second receptacle inserted battery cell is cohesive and thus permanently connected. In order to facilitate a cohesive connection, the contact spring is positioned for positioning in a guide passage that runs on the bottom of the first receiving body and adjoins the passage opening. The detachable connection with the battery cell inserted in the first receiving body can in principle be carried out in different ways, but particularly advantageous joining conditions result, however, if the contact spring forms contact tongues which bear resiliently on the battery cell used. A particularly secure fit of the battery cell in the receiving space of the first receiving body is obtained if the contact tongues protrude against the joining direction and grip the inserted battery cell around the circumference under pre-tension. Accordingly, the features of the invention result in a particularly advantageous joining process, because first one of the battery cells to be contacted electrically can be introduced into the receiving space of the second receiving body, after which the contact spring is inserted into the guide passage of the first receiving body opposite with respect to the passage opening. Then the end section of the contact spring protruding into the passage opening is cohesively connected to a cell pole of the introduced battery cell. The first battery cell prepared in this way can then simply be connected to a further battery cell by inserting it into the receiving space of the first receiving body, the contact tongues making electrical contact with the further battery cell possible.

[0005] Um die Batteriezellen sowohl quer zur als auch in Fügerichtung besser mechanisch voneinander zu entkoppeln, wird vorgeschlagen, dass der Führungsgang spiralförmig um die /9In order to better decouple the battery cells from one another both transversely to and in the joining direction, it is proposed that the guide path spiral around the / 9th

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Durchtrittöffnung verläuft und die Kontaktfeder mit Spiel quer zur Fügerichtung aufnimmt. Dies bedeutet, dass auch die Kontaktfeder spiralförmig ausgebildet ist und damit eine Dehnung derselben in Fügerichtung erleichtert wird. Darüber hinaus ergibt sich bei geeigneter Dimensionierung des Federquerschnittes eine Schmelzsicherung.Passage opening runs and receives the contact spring with play transverse to the joining direction. This means that the contact spring is also designed in a spiral shape, thus making it easier for it to expand in the joining direction. In addition, if the spring cross section is suitably dimensioned, a fuse is provided.

[0006] Um eine Beeinträchtigung benachbarter Zellen im Fehlerfall zu verhindern, kann der Führungsgang zum Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers hin von einem Feuerschutz abgedeckt sein. Dadurch wird einerseits verhindert, dass sich eine Wärmeentwicklung in der Kontaktfeder, insbesondere bei einer Ausführung als Schmelzsicherung, auf die in den ersten Aufnahmekörper eingesetzte Batteriezelle überträgt. Andererseits kann bei einer Beschädigung der in den zweiten Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezelle eine Kettenreaktion vermieden werden, dass austretendes Heißgas oder gar austretende Flammen durch die Durchtrittsöffnung in den Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers gelangen, wenn der Feuerschutz nicht nur den Führungsgang, sondern auch die Durchtrittsöffnung abdeckt.In order to prevent impairment of neighboring cells in the event of a fault, the guide path to the receiving space of the first receiving body can be covered by fire protection. On the one hand, this prevents heat development in the contact spring, in particular in the case of a design as a fuse, from being transferred to the battery cell inserted in the first receiving body. On the other hand, if the battery cell inserted into the second receiving body is damaged, a chain reaction can be avoided that escaping hot gas or even escaping flames get through the passage opening into the receiving space of the first receiving body if the fire protection covers not only the guide aisle, but also the passage opening.

[0007] Um trotz einer platzsparenden formschlüssigen Aufnahme der Batteriezelle im Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers eine mechanische Überbestimmung der Kontaktfeder zu vermeiden und gleichzeitig nicht alle erforderlichen Klemmkräfte in die Kontaktfeder einzuleiten, wird vorgeschlagen, dass die Kontaktzungen der Kontaktfeder vom Führungsgang gegen die Fügerichtung in umfangsseitige, an den Aufnahmeraum angrenzende Aussparungen des ersten Aufnahmekörpers vorragen. Daher kann ein direkter Kontakt des Mantels der Batteriezelle mit einem Großteil der Innenseite der Mantelfläche des ersten Aufnahmekörpers erreicht werden, wodurch eine ausreichend hohe Stabilität des Steckmechanismus erzielt wird, indem der Mantel der Batteriezelle einerseits von den Kontaktzungen mit einer ausreichend hohen Vorspannung umgriffen und andererseits eine dauerhafte formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Aufnahmekörper und der Batteriezelle begünstigt wird. Dennoch bleiben zufolge der Ausgestaltung die Kontaktzungen gegenüber dem Grundkörper bzw. dem ersten Aufnahmekörper mit Spiel beweglich.In order to avoid mechanical overdetermination of the contact spring and, at the same time, not to introduce all the necessary clamping forces into the contact spring, despite a space-saving, positive reception of the battery cell in the receiving space of the first receiving body, it is proposed that the contact tongues of the contact spring from the guide path against the joining direction in the circumferential, project recesses adjacent to the receiving space of the first receiving body. Therefore, a direct contact of the jacket of the battery cell with a large part of the inside of the jacket surface of the first receiving body can be achieved, whereby a sufficiently high stability of the plug mechanism is achieved in that the jacket of the battery cell on the one hand gripped by the contact tongues with a sufficiently high bias and on the other hand permanent positive connection between the first receiving body and the battery cell is favored. Nevertheless, according to the configuration, the contact tongues remain movable with play in relation to the base body or the first receiving body.

[0008] Um eine Beschädigung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Kontaktfeder und der von dem zweiten Aufnahmekörper aufgenommenen Batteriezelle zu verhindern, empfiehlt es sich in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass der zweite Aufnahmekörper in dessen Aufnahmeraum vorragende Rastkörper zum Eingriff in eine Nut der in den Aufnahmeraum des Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle bildet. Dadurch wird die Bewegungsfreiheit der stoffschlüssig mit der Kontaktfeder verbundenen Batteriezelle in Fügerichtung eingeschränkt, wodurch ein Bruch der Kontaktfeder bzw. des Stoffschlusses verhindert wird.In order to prevent damage to the integral connection between the contact spring and the battery cell received by the second receiving body, it is recommended in a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention that the second receiving body protruding locking body in its receiving space for engagement in a groove battery cell inserted into the receiving space of the receiving body. As a result, the freedom of movement of the battery cell which is integrally connected to the contact spring is restricted in the joining direction, as a result of which breakage of the contact spring or the material connection is prevented.

[0009] Damit im Falle eines Ausgasens der in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle entstehenden Gasmengen sicher abgeleitet werden können und dennoch eine kompakte Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht werden kann, wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper zwischen dem zweiten Aufnahmekörper, dem Führungsgang und der Durchtrittsöffnung einen, den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers mit wenigstens einer mantelseitigen Entgasungsöffnung des Grundkörpers verbindenden Entgasungskanal aufweist. Dies bedeutet, dass wenigstens die Entgasungsöffnungen in Fügerichtung auf der Höhe des Führungsganges bzw. auf der Höhe der Durchtrittsöffnung angeordnet sind. Um punktuelle Druckspitzen zu vermeiden und gleichzeitig die Ausströmungsgeschwindigkeiten zu reduzieren, kann sich der Querschnitt des Entgasungskanals zu einer einzelnen oder mehreren Entgasungsöffnungen hin erweitern.So that in the event of outgassing of the gas cells used in the receiving space of the second receiving body, the resulting gas quantities can be safely derived and yet a compact design of the device according to the invention can be achieved, it is proposed that the base body between the second receiving body, the guide aisle and the Passage opening has a degassing duct connecting the receiving space of the second receiving body with at least one jacket-side degassing opening of the base body. This means that at least the degassing openings are arranged in the joining direction at the level of the guide passage or at the level of the passage opening. In order to avoid punctual pressure peaks and at the same time to reduce the outflow velocities, the cross section of the degassing channel can widen towards one or more degassing openings.

[0010] Um einen Gasstrom zum ersten Aufnahmekörper hin zu verhindern, kann der Grundkörper eine Leitfläche zum Einleiten von aus der in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle ausströmenden Heißgases in den Entgasungskanal bilden. Zu diesem Zweck ist die Leitfläche so ausgebildet, dass vom Ausgasungsventil der in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle ausströmendes Heißgas von der Durchtrittsöffnung des Grundkörpers ab- und in den Entgasungskanal eingeleitet wird. Zur Verbesserung der Strömungsbedingungen kann der Aufnahmeraum des zweiten AufnahIn order to prevent a gas flow to the first receiving body, the base body can form a guide surface for introducing hot gas flowing out of the battery cell inserted into the receiving space of the second receiving body into the degassing duct. For this purpose, the guide surface is designed such that the hot gas flowing out of the degassing valve of the battery cell inserted into the receiving space of the second receiving body is discharged from the passage opening of the base body and introduced into the degassing channel. The receiving space of the second receptacle can be used to improve the flow conditions

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AT 521 257 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt mekörpers unter Ausbildung einer Strömungsöffnung gegenüber dem Entgasungskanal von einem Feuerschutz begrenzt sein, wobei dieser beispielsweise aus Glimmer, oder für den Fachmann naheliegenden alternativen Materialien bestehen kann.AT 521 257 B1 2019-12-15 Austrian patent office mekörpers may be limited by fire protection with the formation of a flow opening opposite the degassing channel, which may consist, for example, of mica or alternative materials that are obvious to the person skilled in the art.

[0011] Um das Einsetzen einer Batteriezelle in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass der zweite Aufnahmekörper den Aufnahmeraum umfangsseitig umgreifende, vom Grundkörper vorragende Rastarme bildet. Der sich zwischen den Rastarmen ergebende Freiraum kann dabei Entgasungsöffnungen für den Entgasungskanal bilden.In order to facilitate the insertion of a battery cell in the receiving space of the second receiving body, it is proposed that the second receiving body forms the circumferential receiving arms projecting from the base body. The free space resulting between the locking arms can form degassing openings for the degassing channel.

[0012] Für eine exakte Positionierung des zu Verbindendenden Kontaktfederabschnitts vor der eingegangenen stoffschlüssigen Verbindung, ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktfeder an ihrem in die Durchtrittsöffnung mündenden Endabschnitt Klemmflossen ausbildet. Dadurch, dass die Kontaktfeder demzufolge allerdings nur unter Vorspannung innerhalb der Durchtrittsöffnung positioniert wird, bleibt diese weiterhin mit Spiel verlagerbar, sodass eine mechanische Belastung der elektrischen Kontaktfeder trotz Positionierungshilfe vermieden wird.For an exact positioning of the contact spring section to be connected before the material connection is received, it is advantageous if the contact spring forms clamping fins at its end section opening into the passage opening. Due to the fact that the contact spring is therefore only positioned under prestress within the passage opening, it remains displaceable with play, so that a mechanical load on the electrical contact spring is avoided despite the positioning aid.

[0013] Damit in einem Modul aus mehreren Batteriezellen einerseits der Assembliervorgang erleichtert wird und andererseits der Tausch einzelner Batteriezellen unabhängig von Ihrer Position im Modul ermöglicht wird, kann ein Modul mit mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen vorgesehen werden, das einen Träger mit mehreren Aussparungen zum umfangsseitigen, lösbaren Umgreifen der zweiten Aufnahmekörper aufweist. Der so angeordnete Träger kann das Lösen der Nut-Rastkörper-Verbindung zwischen dem zweiten Aufnahmekörper und der Batteriezelle verhindern, wenn die Aussparungen Begrenzungsanschläge für den zweiten Aufnahmekörper quer zur Fügerichtung bilden. Im einfachsten Fall umgreifen die Aussparungen die zweiten Aufnahmekörper dabei formschlüssig. Zum Assemblieren kann in die erfindungsgemäßen Vorrichtungen wie oben beschreiben zunächst in den zweiten Aufnahmekörper eine Batteriezelle eingesetzt werden, wonach die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Kontaktfeder und dieser ersten Batteriezelle hergestellt wird. Danach können die Vorrichtungen mit den ersten Batteriezellen in die Aussparungen des Trägers eingesetzt werden, wonach weitere Batteriezellen in die über den Träger hinausragenden ersten Aufnahmekörper eingeführt werden. Ist eine Batteriezelle des Moduls schadhaft, so kann die betroffene Vorrichtung unabhängig von den anderen Vorrichtungen aus der Trägerplatte gelöst werden und ein entsprechende Austausch durchgeführt werden. Für eine gleichmäßige Höhenausrichtung der verschiedenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen am Träger, können die jeweiligen zweiten Aufnahmekörper in Fügerichtung wirkende Anschlagflächen ausbilden.So that in a module of several battery cells, on the one hand, the assembly process is facilitated and, on the other hand, the exchange of individual battery cells is made possible regardless of their position in the module, a module with several devices according to the invention can be provided, which has a carrier with several recesses for circumferential, detachable Has encompassing the second receiving body. The carrier arranged in this way can prevent the loosening of the groove-locking body connection between the second receiving body and the battery cell if the cutouts form limit stops for the second receiving body transversely to the joining direction. In the simplest case, the cutouts encompass the second receiving bodies in a form-fitting manner. For assembly, a battery cell can first be inserted into the second receiving body in the devices according to the invention, as described above, after which the material connection between the contact spring and this first battery cell is established. The devices with the first battery cells can then be inserted into the cutouts in the carrier, after which further battery cells are inserted into the first receiving bodies projecting beyond the carrier. If a battery cell of the module is defective, the affected device can be detached from the carrier plate independently of the other devices and a corresponding exchange can be carried out. For a uniform height alignment of the various devices according to the invention on the carrier, the respective second receiving bodies can form stop surfaces which act in the joining direction.

[0014] Um trotz der modularen Ausgestaltung einen Potentialausgleich zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die in die ersten Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezellen über ihren Zellenmantel durch eine elektrisch kontaktierende Kontakteinheit verbunden sind. Diese Kontakteinheit kann vom Träger beabstandet sein und gemeinsam mit diesem einen Strömungskanal bilden, in den die einzelnen Entgasungsöffnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen einmünden.In order to enable equipotential bonding despite the modular design, it is proposed that the battery cells inserted into the first receiving body are connected via their cell jacket by an electrically contacting contact unit. This contact unit can be spaced from the carrier and, together with it, form a flow channel into which the individual degassing openings of the devices according to the invention open.

[0015] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen [0016] Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers aufgenommenen Batteriezelle, [0017] Fig. 2 einen der Linie ll-ll der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch zwei über die erfindungsgemäße Vorrichtung in Serie geschaltete Batteriezellen und [0018] Fig. 3 einen Ausschnitt eines aus erfindungsgemäßen Vorrichtungen zusammengesetzten Moduls.In the drawing, the subject of the invention is shown for example. 1 shows the device according to the invention with a battery cell accommodated in the receiving space of the second receiving body, [0017] FIG. 2 shows a section corresponding to line II-II of FIG. 1 through two battery cells connected in series via the device according to the invention and [0018] FIG. 3 shows a section of a module composed of devices according to the invention.

[0019] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum unabhängigen Kontaktieren zweier Batteriezellen umfasst einen Grundkörper 1, der einen ersten Aufnahmekörper 2 und einen zweiten Aufnahmekörper 3 aufweist, die die Endabschnitte der jeweiligen Batteriezellen umfangseitig umgreifen. Die Kontaktierung der in die Aufnahmeräume 4,5 der Aufnahmekörper 2,3 eingesetztenThe inventive device for independently contacting two battery cells comprises a base body 1, which has a first receiving body 2 and a second receiving body 3, which encompass the end sections of the respective battery cells on the circumference. The contacting of the inserted into the receiving spaces 4, 5 of the receiving bodies 2, 3

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AT 521 257 B1 2019-12-15 österreichisches patentamtAT 521 257 B1 2019-12-15 Austrian patent office

Batteriezellen erfolgt über eine durch eine Durchtrittsöffnung 6 geführte Kontaktfeder 7. Hierzu weist die Kontaktfeder 7 Kontaktzungen 8 auf, die gegen die Fügerichtung aufragen und eine dem ersten Aufnahmekörper 2 zugeordnete Batteriezelle klemmend umgreifen, und ragt durch die Durchtrittsöffnung 6 des Grundkörpers 1, wodurch ein stoffschlüssiges Verbinden der Kontaktfeder 7 mit einer in den Aufnahmeraum 5 des Aufnahmekörpers 3 eigesetzten Batteriezelle durch beispielsweise Schweiß- oder Lötvorgänge ermöglicht wird. Um die stoffschlüssige Kontaktierung zu erleichtern, ist die Kontaktfeder 7 in einem am Boden des ersten Aufnahmekörpers 2 verlaufenden Führungsgang 9 angeordnet.Battery cells take place via a contact spring 7 guided through a passage opening 6. For this purpose, the contact spring 7 has contact tongues 8, which protrude against the joining direction and grip around a battery cell assigned to the first receiving body 2, and protrudes through the passage opening 6 of the base body 1, whereby a material connection Connecting the contact spring 7 to a battery cell inserted into the receiving space 5 of the receiving body 3 is made possible, for example, by welding or soldering processes. In order to facilitate the cohesive contacting, the contact spring 7 is arranged in a guide passage 9 running on the bottom of the first receiving body 2.

[0020] Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben sich besonders vorteilhafte Assemblierungsbedingungen. So wird in einem ersten Assemblierungsschritt die Kontaktfeder 7 in den Führungsgang 9 eingesetzt, worauf eine erste Batteriezelle in den Aufnahmeraum 5 des zweiten Aufnahmekörpers 3 eingefügt wird. Durch die vorerst freie Zugänglichkeit des Aufnahmeraums 4 des ersten Aufnahmekörpers 2 kann die stoffschlüssige Kontaktierung dieser Batteriezelle mit der Kontaktfeder 7 auf einfache Weise durchgeführt werden. Im letzten Schritt wird eine weitere Batteriezelle in den Aufnahmeraum 4 des ersten Aufnahmekörpers 2 eingefügt, wobei die Kontaktierung lösbar über die klemmenden Kontaktzungen 8 erfolgt. Damit die gesamte erforderliche Klemmkraft nicht nur von den Kontaktzungen 8 aufgebracht werden muss, können diese aus Aussparungen 10 hervorragen, die in den ersten Aufnahmekörper 2 eingearbeitet sind und an dessen Aufnahmeraum 4 angrenzen. Dadurch wird die von den Kontaktzungen 8 der Kontaktfeder 7 klemmend umgriffene Batteriezelle zusätzlich durch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Aufnahmekörper 2 und der Batteriezelle fixiert.The device according to the invention results in particularly advantageous assembly conditions. Thus, in a first assembly step, the contact spring 7 is inserted into the guide aisle 9, whereupon a first battery cell is inserted into the receiving space 5 of the second receiving body 3. Due to the initially free accessibility of the receiving space 4 of the first receiving body 2, the cohesive contacting of this battery cell with the contact spring 7 can be carried out in a simple manner. In the last step, a further battery cell is inserted into the receiving space 4 of the first receiving body 2, the contact being made releasably via the clamping contact tongues 8. So that the entire required clamping force not only has to be applied by the contact tongues 8, these can protrude from recesses 10 which are incorporated in the first receiving body 2 and adjoin the receiving space 4. As a result, the battery cell clamped around by the contact tongues 8 of the contact spring 7 is additionally fixed by a positive connection between the first receiving body 2 and the battery cell.

[0021] Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, kann sowohl der Führungsgang 9, als auch die darin angeordnete Kontaktfeder 7 spiralförmig ausgeführt sein, wodurch eine mechanische Entkopplung in Fügerichtung erreicht wird. Soll die mechanische Entkopplung nicht nur in, sondern auch quer zur Fügerichtung ermöglicht werden, so kann der Führungsgang 9 so dimensioniert sein, dass die darin angeordnete Kontaktfeder 7 mit Spiel quer zur Fügerichtung verlagerbar ist, wie dies der Fig. 2 zu entnehmen ist. Damit trotz dieses Spiels die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Kontaktfeder 7 und der vom zweiten Aufnahmekörper 3 aufgenommenen Batteriezelle exakt durchgeführt werden kann, bildet die Kontaktfeder 7 an ihrem in die Durchtrittsöffnung 6 ragenden Endabschnitt Klemmflossen 11 aus. Die Batteriezelle kann besonders einfach und kraftschonend in diesen zweiten Aufnahmekörper 3 eingefügt werden, wenn dieser Rastarme 12 ausbildet, die die Batteriezelle umfangseitig umgreifen.As can be seen in FIG. 1, both the guide passage 9 and the contact spring 7 arranged therein can be designed spirally, whereby mechanical decoupling in the joining direction is achieved. If the mechanical decoupling is to be made possible not only in but also transversely to the joining direction, the guide aisle 9 can be dimensioned such that the contact spring 7 arranged therein can be displaced transversely to the joining direction with play, as can be seen in FIG. 2. So that, despite this play, the cohesive connection between the contact spring 7 and the battery cell accommodated by the second receiving body 3 can be carried out exactly, the contact spring 7 forms clamping fins 11 at its end section projecting into the passage opening 6. The battery cell can be inserted into this second receiving body 3 in a particularly simple and gentle manner if it forms locking arms 12 which encompass the battery cell on the circumference.

[0022] Die Fig. 2 zeigt zwei über die erfindungsgemäße Vorrichtung in Serie geschaltete Batteriezellen. Damit eine gegenseitige Beeinträchtigung der benachbarten Batteriezellen verhindert werden kann, weisen die in Fig. 2 gezeigten Vorrichtungen einen Feuerschutz 13 auf, der den Führungsgang 9 und in dieser Ausführung auch die Durchtrittsöffnung 6 abdeckt. Ein weiterer Feuerschutz 13 kann zwischen der im Aufnahmeraum 5 des zweiten Aufnahmekörpers 3 aufgenommene Batteriezelle und dem daran anschließenden Entgasungskanal 14 angeordnet sein, wobei dieser Feuerschutz 13, der beispielsweise aus Glimmer oder anderen für den Fachmann naheliegenden, feuerfesten Materialien besteht, einen Durchbruch zur stoffschlüssigen Verbindung der Batteriezelle mit der Kontaktfeder 7 aufweisen muss. Der Querschnitt des zwischen dem Aufnahmeraum 5, dem Führungsgang 9 und der Durchtrittsöffnung 6 angeordneten Entgasungskanals 14 erweitert sich zur mantelseitig am zweiten Aufnahmekörper 3 angeordneten Entgasungsöffnung in Richtung des Grundkörpers 1, sodass punktuelle Druckspitzen, trotz einer kompakten Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, vermieden werden können. Der Entgasungskanal 14 kann, wie beispielsweise in den Fig. 2 und 3 dargestellt, an eine vom Grundkörper 1 gebildete Leitfläche 15 angrenzen, wodurch eine gezielte Umlenkung eines aus der Batteriezelle ausströmenden Heißgases in den Entgasungskanal 14 begünstigt wird.2 shows two battery cells connected in series via the device according to the invention. In order that a mutual impairment of the neighboring battery cells can be prevented, the devices shown in FIG. 2 have fire protection 13, which covers the guide aisle 9 and in this embodiment also the passage opening 6. A further fire protection 13 can be arranged between the battery cell accommodated in the receiving space 5 of the second receiving body 3 and the degassing duct 14 adjoining it, this fire protection 13, which, for example, consists of mica or other refractory materials that are obvious to the person skilled in the art, provides a breakthrough for the integral connection must have the battery cell with the contact spring 7. The cross section of the degassing channel 14 arranged between the receiving space 5, the guide passage 9 and the passage opening 6 widens towards the degassing opening arranged on the jacket side on the second receiving body 3 in the direction of the base body 1, so that selective pressure peaks can be avoided, despite a compact design of the device according to the invention. As shown in FIGS. 2 and 3, the degassing duct 14 can adjoin a guide surface 15 formed by the base body 1, thereby favoring a targeted deflection of a hot gas flowing out of the battery cell into the degassing duct 14.

[0023] In der Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines aus mehrerer erfindungsgemäßen Vorrichtungen zusammengesetztes Moduls dargestellt. Eine als Träger eingesetzte Trägerplatte 16 weist hierzu mehrere Aussparungen auf, die die zweiten Aufnahmekörper 3 der Vorrichtungen umgreifen, wodurch ein unbeabsichtigtes Lösen der Rastkörper 17 der zweiten Aufnahmekörper 3 aus in die Batteriezellen eingearbeiteten Nuten 18 verhindert wird. Für eine gleichmäßige Hö3 shows a section of a module composed of several devices according to the invention. For this purpose, a carrier plate 16 used as a carrier has a plurality of recesses which encompass the second receiving bodies 3 of the devices, thereby preventing the latching bodies 17 of the second receiving bodies 3 from being unintentionally released from grooves 18 machined into the battery cells. For an even height

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AT 521 257 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt henausrichtung können die jeweiligen zweiten Aufnahmekörper 3 in Fügerichtung wirkende Anschlagflächen 19 ausbilden. In einer alternativen, in der Fig. 3 gezeigten Ausführung der Trägerplatte 16 können deren Aussparungen sowohl die Aufnahmekörper 3, als auch die darin angeordneten Batteriezellen umgreifen. Die in die ersten Aufnahmekörper 2 eingesetzten Batteriezellen können über ihren Zellenmantel durch eine Kontakteinheit 20 miteinander verbunden sein, die an einer als Unterstützung wirkende Parallelplatte 21 angeordnet sein kann. Für eine ordnungsgemäße lösbare Kontaktierung empfiehlt es sich, wenn die Kontakteinheit 20 Aussparungen aufweist, die die Batteriezellen umfangseitig umgreifen. Um einen besonders sicheren Sitz zu gewährleisten, kann die Kontakteinheit 20, wie in der Fig. 3 dargestellt, Kontaktzungen 8 ausbilden, die die in den Aussparungen angeordneten Batteriezellen federnd umgreifen.AT 521 257 B1 2019-12-15 Austrian patent office alignment, the respective second receiving bodies 3 can form stop surfaces 19 acting in the joining direction. In an alternative embodiment of the carrier plate 16 shown in FIG. 3, its cutouts can encompass both the receiving body 3 and the battery cells arranged therein. The battery cells inserted into the first receiving body 2 can be connected to one another via their cell jacket by a contact unit 20, which can be arranged on a parallel plate 21 acting as a support. For correct detachable contacting, it is advisable for the contact unit to have 20 cutouts which encircle the battery cells on the circumference. In order to ensure a particularly secure fit, the contact unit 20, as shown in FIG. 3, can form contact tongues 8 which grip the battery cells arranged in the cutouts in a resilient manner.

[0024] Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird der Tausch einzelner Batteriezellen unabhängig von ihrer Position im Modul ermöglicht. Im Falle eines Schadens einer Batteriezelle wird die Kontakteinheit 20 von den Zellenmänteln der zu einem Modul zusammengefügten Batteriezellen gelöst. Nach Herausziehen der lösbar verbundenen Batteriezelle aus dem Aufnahmeraum 4 des Aufnahmekörpers 2 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der noch verbleibenden, schadhaften und stoffschlüssig verbundenen Batteriezelle frei zugänglich. Die Vorrichtung kann anschließend aus der Trägerplatte 16 durch Herausziehen gelöst werden, wodurch ein Austausch der schadhaften Batteriezelle ermöglicht wird. Die Position der erfindungsgemäßen Vorrichtungen der intakten Batteriezellen bleibt unverändert. Ein Zusammenfügen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einem Modul erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.The device according to the invention enables the replacement of individual battery cells regardless of their position in the module. In the event of damage to a battery cell, the contact unit 20 is released from the cell shells of the battery cells which have been combined to form a module. After the detachably connected battery cell has been pulled out of the receiving space 4 of the receiving body 2, the device according to the invention with the remaining, defective and cohesively connected battery cell is freely accessible. The device can then be removed from the carrier plate 16 by pulling it out, which enables the defective battery cell to be replaced. The position of the devices of the intact battery cells according to the invention remains unchanged. The device according to the invention is assembled into a module in the reverse order.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum unabhängigen Kontaktieren zweier Batteriezellen, mit einem eine Durchtrittsöffnung (6) aufweisenden Grundkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) zwei bezüglich der Durchtrittsöffnung (6) gegenüberliegende Aufnahmekörper (2,3) zum umfangsseitigen Umgreifen jeweils eines Endabschnittes der in einer Fügerichtung in die Aufnahmekörper (2,3) eingesetzten Batteriezellen aufweist, wobei eine Kontaktfeder (7) in einen Führungsgang (9) des ersten Aufnahmekörpers (2) eingesetzt ist, der in die Durchtrittsöffnung (6) zum stoffschlüssigen Verbinden der Kontaktfeder (7) mit der in den zweiten Aufnahmekörper (3) eingesetzten Batteriezelle mündet, und dass die Kontaktfeder (7) Kontaktzungen (8) zum lösbaren Verbinden der in den ersten Aufnahmekörper (2) eingesetzten Batteriezelle bildet.1. Device for independently contacting two battery cells, with a base body (1) having a passage opening (6), characterized in that the base body (1) has two receiving bodies (2, 3) opposite one another with respect to the passage opening (6) for circumferential gripping around each End portion of the battery cells inserted in a joining direction into the receiving bodies (2, 3), a contact spring (7) being inserted into a guide passage (9) of the first receiving body (2) which is inserted into the passage opening (6) for the integral connection of the contact spring (7) opens into the battery cell inserted into the second receiving body (3), and that the contact spring (7) forms contact tongues (8) for releasably connecting the battery cell inserted into the first receiving body (2). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsgang (9) spiralförmig um die Durchtrittöffnung (6) verläuft und die Kontaktfeder (7) mit Spiel quer zur Fügerichtung aufnimmt.2. Device according to claim 1, characterized in that the guide path (9) extends spirally around the passage opening (6) and the contact spring (7) receives with play transverse to the joining direction. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsgang (9) zum Aufnahmeraum (4) des ersten Aufnahmekörpers (2) hin von einem Feuerschutz (13) abgedeckt ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the guide passage (9) to the receiving space (4) of the first receiving body (2) is covered by a fire protection (13). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzungen (8) der Kontaktfeder (7) vom Führungsgang (9) gegen die Fügerichtung in umfangsseitige, an den Aufnahmeraum (4) angrenzende Aussparungen (10) des ersten Aufnahmekörpers (2) vorragen.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact tongues (8) of the contact spring (7) from the guide path (9) against the joining direction in the circumferential, on the receiving space (4) adjacent recesses (10) of the first receiving body Protrude (2). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufnahmekörper (3) in dessen Aufnahmeraum (5) vorragende Rastkörper (17) zum Eingriff in eine Nut (18) der in den Aufnahmeraum des Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle bildet.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second receiving body (3) in its receiving space (5) protruding locking body (17) for engagement in a groove (18) of the battery cell inserted into the receiving space of the receiving body. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) zwischen dem zweiten Aufnahmekörper (3), dem Führungsgang (9) und der Durchtrittsöffnung (6) einen, den Aufnahmeraum (5) des zweiten Aufnahmekörpers (3) mit wenigstens einer mantelseitigen Entgasungsöffnung des Grundkörpers (1) verbindenden Entgasungskanal (14) aufweist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the base body (1) between the second receiving body (3), the guide path (9) and the passage opening (6) one, the receiving space (5) of the second receiving body ( 3) with at least one degassing opening (14) connecting the degassing opening of the base body (1). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) eine Leitfläche (15) zum Einleiten von aus der in den Aufnahmeraum (5) des zweiten Aufnahmekörpers (3) eingesetzten Batteriezelle ausströmenden Heißgases in den Entgasungskanal (14) bildet.7. The device according to claim 6, characterized in that the base body (1) forms a guide surface (15) for introducing hot gas flowing out of the battery cell into the receiving space (5) of the second receiving body (3) into the degassing channel (14). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufnahmekörper (3) den Aufnahmeraum (5) umfangsseitig umgreifende, vom Grundkörper (I) vorragende Rastarme (12) bildet.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second receiving body (3) forms the receiving space (5) around the circumferential side, from the base body (I) projecting locking arms (12). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (7) an ihrem in die Durchtrittsöffnung (6) mündenden Endabschnitt Klemmflossen (II) ausbildet.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the contact spring (7) forms clamping fins (II) at its end section opening into the passage opening (6). 10. Modul mit mehreren Vorrichtungen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Träger, der mehrere Aussparungen zum umfangsseitigen, lösbaren Umgreifen der zweiten Aufnahmekörper (3) aufweist.10. Module with a plurality of devices according to one of the preceding claims, characterized by a carrier which has a plurality of cutouts for detachable gripping around the circumference of the second receiving body (3). 11. Modul nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine, die in die ersten Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezellen B über ihren Zellenmantel miteinander elektrisch kontaktierenden Kontakteinheit (20).11. The module as claimed in claim 10, characterized by a contact unit (20) which makes electrical contact with the battery cells B inserted into the first receiving body via their cell jacket.
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